XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Модель комплексного медицинского прибора «Лучик-2» на базе конструктора Mindstorms EV3
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В современном мире мировой объём рынка медицинских гаджетов ежегодно растёт. Это связано с некоторыми ключевыми факторами:
-Увеличение продолжительности жизни и как следствие старение население в развитых странах, в том числе и в России;
-растущее внимание к здоровому образу жизни;
-рост числа хронических заболеваний.
Всё это создаёт высокую нагрузку на систему здравоохранения.
В поликлиниках часто можно увидеть очереди из пожилых людей, людей с хроническими заболеваниями или с ограниченными возможностями здоровья.
Многим людям необходимо контролировать состояние здоровья или необходимо поддерживающее лечение: массажи, физиотерапия, лечебная физкультура. Все это требует колоссальных расходов на медицину. В связи с этим популярность медицинских гаджетов: тонометров, глюкометров, массажеров и таблетниц ежегодно растет. Однако, каждый из них выполняет исключительно одну функцию и может быть материально недоступен многим пенсионерам.
Эта же проблема касается наших пожилых родственников. В связи с этим мы приняли решение сконструировать универсальный гаджет, позволяющий не только контролировать прием лекарств, но и поддерживающий мышцы в тонусе.
Цель нашего исследования-проанализировать эффективность использования комплексного медицинского прибора «Лучик-2» на базе конструктора Mindstorms EV3.
Задачи:
-изучить существующие медицинские приборы, предназначенные для домашнего использования;
-рассмотреть необходимость использования медицинских приборов в домашних условиях;
-создать модель комплексного медицинского прибора «Лучик-2» на базе конструктора Mindstorms EV3;
-проанализировать эффективность использования комплексного медицинского прибора «Лучик-2».
В данной работе нам помогали следующие источники:
- Йошохито Йocoгава, Книга идей LEGO MINDSTORMS EV3;
-LEGO Гаджеты. Полный гид по строительству необычных механизмов;
-Курс «Машины и механизмы», ШИР«Мистер Брейни»;
-он-лайн журнал медицинских технологий;
-журнал «Медицина».
Глава 1. Теоретическое обоснование создания модели комплексного медицинского прибора «Лучик-2» на базе конструктора Mindstorms EV3
1.1Существующие медицинские приборы, предназначенные для домашнего использования
Сегодня существует множество приборов, которые могут помочь людям пожилым и с хроническими заболеваниями. Один из самых известных-тонометр.
Тонометр это прибор который измеряет артериальное давление . А современные тонометры ещё и подключаются к мобильному приложению где сохраняются результаты замеров . Это большой плюс так можно отслеживать измерения и демонстрировать результаты врачу при встречах. [4] (Приложение, Рисунок 1.1.1)
Менее известный, но не менее важный прибор-глюкометр. Считается, что глюкометр нужен только больным диабетом , однако, он может быть полезен для того, чтобы следить за уровнем сахара в крови и корректировать свои пищевые привычки . [4] (приложение, Рисунок 1.1.2)
Прибор, который можно увидеть в каждой аптечке –термометр. Он измеряет температуру тела человека. Сегодня особой популярностью пользуются электрические термометры. Они безопасны и точны.[4] (Приложение, Рисунок 1.1.3)
Особой популярностью пользуются массажеры, имеющие множество видов. Можно встретить электро-массажеры которые влияют на нервные окончания, кровеносные, лимфатические сосуды гармонизирует работу всего организма. (Приложение, Рисунок 1.1.4)
Одними из первых в дома попали роликовые массажеры. Ролики захватывают кожу и часть жирового слоя. Они выполняют поглаживание и разминание – основные приемы массажа.(Приложение, Рисунок 1.1.5)
Набирают популярность инфракрасные массажеры. Инфракрасное излучение стимулирует метаболизм и иммунитет. Тепло расширяет кровеносные сосуды, ускоряет кровообращение, что помогает убрать отеки и усилить питание тканей. (Приложение, Рисунок 1.1.6) [4]
Не смотря на популярность данных изделий, некоторые из них имеют ряд ограничений. Особенно это касается массажеров, так как при неправильном использовании они могут нанести больше вреда, чем пользы.
Еще один прибор, требующий внимания это небулайзер. Небулайзер — это разновидность ингалятора. С его помощью лекарство попадает в организм через дыхательные пути.
Использование небулайзера ускоряет лечение и снижает риск возникновения осложнений. (Приложение, Рисунок 1.1.7) [4]
1.2 Необходимость использования медицинских приборов в домашних условиях
Многие приборы, перечисленные нами в первом пункте можно увидеть в аптечке каждого, однако есть категории людей, которым медицинские приборы необходимы на ежедневной основе, например: люди с хроническими заболеваниями, травмами, пенсионеры. [5]
Для поддержания здоровья им необходимо организовать прием лекарств и поддерживающую терапию, которая может отнимать не только много времени, но и средств. [5]
Домашние медицинские приборы нужны для того, что бы помочь врачам поставить диагноз, вовремя зафиксировать необходимые данные, контролировать состояние здоровья, а в случае с физиотерапевтическими препаратами поддерживать свое состояние.
Глава 2. Модель комплексного медицинского прибора «Лучик-2» на базе конструктора Mindstorms EV3
2.1 Конструкция модели комплексного медицинского прибора «Лучик-2» на базе конструктора Mindstorms EV3
Для создания своей модели мы выбрали конструктор Mindstorms EV3 так как он прст в эксплуатации и имеет множество интересных возможностей. В нашей модели две основные части-массажер и автоматизированная таблетница.
В основе массажера - большой мотор, и модуль управляющие системами рычагов при помощи понижающих зубчатых передач. (Приложение, Рисунок 2.1.1) Управлять интенсивностью раоты массажера можно используя кнопки модуля. [2]
Вторая часть- таблетница немного сложнее. Она включает в себя средний мотор, датчик цвета, модуль EV3, большой мотор, которые при помощи гусеничного механизма сортируют таблетки по цветам в определенные таблетницы. (Приложение, Рисунок 2.1.2) [3]
2.2 Управление моделью комплексного медицинского прибора «Лучик-2» на базе конструктора Mindstorms EV3
Управление моделью комплексного медицинского прибора «Лучик-2» на базе конструктора Mindstorms EV3, обеспечивается при помощи программного обеспечения Mindstorms Education EV3.
Для каждой части конструкции своя программа загруженная на модули.
Программа массажера представляет собой линейную программу из ряда звуковых эффектов и переключателя, помещенного в циклический блок. Вводные данные переключателя-кнопки управления модулем, нажатие которых меняет интенсивность работы массажера. (Приложение, Рисунок 2.2.1) [1]
Программа автоматизированной таблетницы представляет собой последовательность программных блоков, помещенных в бесконечный цикл, которые обеспечивают, при помощи сигналов датчика цвета, распределение цветных таблеток по определенным контейнерам. (Приложение, Рисунок 2.2.2) [1]
2.3 Демонстрация возможностей модели комплексного медицинского прибора «Лучик-2» на базе конструктора Mindstorms EV3 на прмере одного запуска
Так как наш прибор создан с целью облегчить жизнь людям, которые вынуждены на постоянной основе пользоваться медицинскими приборами, то описание начнем с таблетницы.
Многие люди с хроническими заболеваниями или пенсионеры вынуждены поддерживать свое здоровье медикаментозно, однако не всегда они имеют возможность правильно распределить свои лекарства или забывают воврея их выпить. Наша электронная таблетница распределяет лекарства по трем разным контейнерам-на три дня вперед, ориентируется таблетница на сигналы датчика цвета. (Приложение, Рисунок 2.3.1)
В верхнюю часть мы загружаем необходимые лекарства. (Приложение, Рисунок 2.3.2) датчик цвета видит каждую капсулу, когда она подходит к створке распределителя. (Приложение, Рисунок 2.3.3) Затем, при помощи модуля EV3 запускаем программу, которая быстро и правильно распределит каждую капсулу по местам. (Приложение, Рисунок 2.3.4) В нашей модели три основных контейнера, но при необходимости конструкцию можно усовершенствовать. (Приложение, Рисунок 2.3.5)
Маломобильным гражданам и людям пожилым тяжело двигаться и что бы не вызвать атрофию мышц, боли в мышцах и суставах необходимо делать лечебно профилактически упражнения или пользоваться массажером.
Наш массажер рассчитан на небольшие курсы массажа. Например, когда человек выпил таблетку-и ему необходимо полежать, отдохнуть или сделать перерыв между приемами лекарств, можно параллельно заботиться о сосотоянии физического здоровья.
Массажер имеет 4 разных режима, каждый из которых расслабляет, делая основные массажные приемы. (Приложение, Рисунок 2.3.6)
Заключение
Ежегодно, количество людей, которым необходимо медицинское сопровождение растет, связано это с:
-Увеличением продолжительности жизни и как следствие старением населения в развитых странах, в том числе и в России;
-растущим вниманием к здоровому образу жизни;
-ростом числа хронических заболеваний.
Всё это создаёт высокую нагрузку на систему здравоохранения.
В связи с этим популярность медицинских гаджетов: тонометров, глюкометров, массажеров и таблетниц ежегодно растет. Однако, каждый из них выполняет исключительно одну функцию и может быть материально недоступен многим.
Мы изучили существующие медицинские приборы, предназначенные для домашнего использования, рассмотретли необходимость использования медицинских приборов в домашних условиях и создали модель комплексного медицинского прибора «Лучик-2» на базе конструктора Mindstorms EV3.
Мы считаем наш прибор эффективным так как он включает в себя сразу две функции: следить за приемом лекарств и следить за общим физическим состоянием человека.
Наш прибор способен быстро и безошибочно рассортировать лекарства, сделать массаж не прибегая к излучению, щипкам или созданию вакуума что делает массажер еще и безопасным.
Так же, анный прибор может быть использована на уроках робототехники и информатики.
Список литературы
1. Йошохито Йocoгава, Книга идей LEGO MINDSTORMS EV3: 181 удивительный механизм и устройство; [пер. с англ. О.В.Обручева]. – Москва, Издательство «Э», 2017. - 232 с
2. Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», - Режим доступа - https://vk.com/mrbrain_tmn;
3.«LEGOудивительные творения»; Сара Дис [пер. с англ. М. Карманова].- Эксмодетство, 2020 г.
Интернет-источники:
4. https://evercare.ru/;
5. https://fsmj.ru/
Приложение
|
Рисунок 1.1.1 |
Рисунок 1.1.2 |
|
|
Рисунок 1.1.3 |
Рисунок 1.1.4 |
|
|
Рисунок 1.1.5 |
Рисунок 1.1.6 |
|
|
Рисунок 1.1.7 |
Рисунок 2.1.1 |
|
|
Рисунок 2.1.2 |
||
|
Рисунок 2.2.1 |
||
|
Рисунок 2.2.2 |
||
|
Рисунок 2.3.1 |
Рисунок 2.3.2 |
|
|
Рисунок 2.3.3 |
Рисунок 2.3.4 |
|
|
Рисунок 2.3.5 |
Рисунок 2.3.6 |
|